Дослідники з Китаю та Австралії представили перший у світі зразок томата, який за запахом нагадує свіжоприготований попкорн. Розробка стала можливою завдяки технології генного редагування CRISPR/Cas9, за допомогою якої вчені цілеспрямовано відключили два гени, що відповідають за розпад ароматичних молекул у плодах. Результат опубліковано в рецензованому науковому журналі Journal of Integrative Agriculture і, за оцінками авторів, відкриває принципово новий шлях до збагачення смакових та ароматичних якостей овочевих культур без втрати врожайності.

Чому сучасні помідори майже не пахнуть

Помідор (Solanum lycopersicum) залишається одним із найвирощуваніших і споживаних овочів у світі. Проте протягом останніх десятиліть селекційна робота була зосереджена переважно на підвищенні врожайності, стійкості до хвороб та стандартизації зовнішнього вигляду плодів. У результаті природний ароматичний потенціал томатів помітно знизився: сучасні гібриди поступаються за насиченістю запаху старим сортам, які ще нещодавно вирощувалися в домашніх городах. Саме цю проблему вирішили взяти на озброєння вчені з Сяньхуської лабораторії (Китай) та їхні австралійські колеги.

Молекула 2-ацетил-1-піролін і гени-«гальма»

Ключем до успіху стала молекула 2-ацетил-1-піроліну (2-АП) — сполука, яка надає характерного аромату попкорну та ароматичному рису. Вчені проаналізували геном томата і виявили два гени, SlBADH1 та SlBADH2, продукти яких беруть участь у метаболізмі 2-АП. По суті, ці гени працюють як «гальма», обмежуючи накопичення ароматичної молекули в плодах. За допомогою CRISPR/Cas9 дослідники відключили обидва гени в сорті томатів Alice Craig і оцінили результат як окремо, так і в сукупності.

Чотириразове посилення аромату без втрати врожайності

Експерименти показали, що мутація в гені SlBADH2 сама по собі значно збільшила вміст 2-АП у плодах. Проте найвражаючішого результату було досягнуто за одночасного відключення обох генів: кількість ароматичної молекули зросла більш ніж у чотири рази порівняно з контрольними рослинами. Це свідчить про наявність взаємодії між SlBADH1 та SlBADH2 у регуляції ароматичного профілю томата. При цьому генетичні зміни не мали негативного впливу на основні агрономічні показники: терміни цвітіння, висота рослини, маса плодів, вміст розчинних цукрів, органічних кислот та вітаміну С залишилися в межах норми.

Від лабораторії до комерційних сортів

Професор Шеньчунь Сюй, керівник дослідження в Сяньхуській лабораторії, наголосив, що поточний результат є важливим кроком на шляху до створення томатів з посиленим ароматом без зниження продуктивності. За словами співавтора роботи, доцента Пен Чженя, наразі тривають роботи з перенесення ароматичної властивості на комерційні сорти томатів. Фахівці порівнюють цей підхід з досвідом створення сортів ароматного рису, де аналогічна молекула 2-АП стала основою цілого напрямку селекції. Вчені розраховують, що в перспективі споживачі зможуть обирати овочі з унікальним запахом і смаком, а ринкова вартість таких продуктів буде вищою за рахунок підвищеної привабливості для покупця.

Перспективи та обмеження технології

Попри вражаючі лабораторні результати, шлях від експериментального зразка до масового продукту залишається непростим. Помідори з ароматом попкорну можуть сподобатися не всім споживачам, а регуляторні вимоги до генно-модифікованих продуктів різняться в різних країнах. Проте, як зазначають автори дослідження, технологія CRISPR/Cas9 дозволяє точково коригувати ароматичний профіль без введення чужорідних генів, що спрощує процедуру схвалення в низці юрисдикцій. У довгостроковій перспективі подібні підходи можуть бути поширені на інші овочеві культури — від перців до огірків, — створюючи нове покоління продуктів зі збагаченим смаковим профілем.